Тело морских ящеров плезиозавров было похоже на гигантских черепах. Это сходство было вызвано одинаковым способом плавания — и черепахи и плезиозавры гребут превращенными в ласты ногами как веслами. Наружного панциря, как у черепах, у плезиозавров не было. Внутри скелет образовывал почти сплошной жесткий костяк, дававший опору для мощных гребных мышц и защищавший тело от давления воды при нырянии. У собственно плезиозавров голова сидела на длинной подвижной шее и была относительно маленькой. Шея наиболее поздних меловых плезиозавров была необыкновенно длинной, занимая более трети их восемнадцатиметрового тела. У короткошеих плиозавров на неподвижной шее из немногих сросшихся позвонков сидела огромная голова. Пасть крупных плиозавров свободно вместила бы человека. Челюсти были усеяны длинными кривыми зубами с бороздками по бокам. Плезиозавры были хищниками, длинношеии формы ловили добычу, нацеливаясь головой на гибкой шее, короткошеии нападали на более крупную добычу, бросаясь на нее всем телом. Питались они рыбой и головоногими моллюсками. В месте расположения их желудков часто находят камни, ими они перетирали добычу в желудке, так как их острые узкие зубы были не приспособлены для жевания. Неизвестно, могли ли плезиозавры выползать на берег моря подобно черепахам, чтобы откладывать яйца, или они были живородящими формами. Большинство плезиозавров были нескольких метров в длину, самые маленькие — 1 — 2, самые большие короткошеии формы до 13, а длинношеии до 18 метров. Появились они в морях с начала юры и существовали до конца мелового периода. Самые крупные формы жили во второй половине мела.